Verständnis und Anwendung von Null-, First- und Second-Order-Reaktionen

Reaktionen in der Chemie werden auf der Grundlage ihrer Abhängigkeit von der Konzentration der Reaktanten klassifiziert. Das Verständnis von Reaktionen nullter, erster und zweiter Ordnung hilft bei der Vorhersage des Reaktionsverhaltens und der Gestaltung chemischer Prozesse.

Reaktionen auf Null-Order

Bei Reaktionen nullter Ordnung ist die Geschwindigkeit unabhängig von der Konzentration der Reaktanten, die Reaktionsgeschwindigkeit bleibt über die Zeit konstant, was zu einer linearen Abnahme der Reaktandenkonzentration führt.

Das Kursgesetz für Null-Ordnungs-Reaktionen wird ausgedrückt als:

Rate = k

Die Einheiten von k sind typischerweise Konzentration/Zeit, wie mol/(L·s).

Reaktionen erster Bestellung

Reaktionen erster Ordnung hängen linear von der Konzentration eines einzelnen Reaktanten ab, wobei mit abnehmender Reaktantenkonzentration die Reaktionsgeschwindigkeit proportional abnimmt.

Das Zinsgesetz wird ausgedrückt als:

Rate = k [A]

Dabei ist [A] die Konzentration des Reaktanten A. Die Einheiten von k sind typischerweise 1/Zeit, wie s-1.

Reaktionen zweiter Ordnung

Reaktionen zweiter Ordnung hängen vom Quadrat der Konzentration eines Reaktanten oder vom Produkt zweier Reaktantenkonzentrationen ab, wobei die Geschwindigkeit mit abnehmenden Reaktantenkonzentrationen schneller abnimmt.

Das Tarifgesetz kann geschrieben werden als:

Rate = k [A]2 oder Rate = k [A][B]

Die Einheiten von k sind typischerweise L/(mol·s).

Anwendung von Reaktionsbefehlen

Die Kenntnis der Reihenfolge einer Reaktion hilft bei der Berechnung der Reaktionszeiten und beim Entwurf von Reaktoren und hilft auch zu verstehen, wie sich Konzentrationsänderungen auf die Geschwindigkeit auswirken.